以提高供电可靠性为目标的配电网规划分析

绍兴供电公司 孙伟 徐云炯 高林 夏伟 范剑刚

以提高供电可靠性为目标的配电网规划分析

绍兴供电公司 孙伟 徐云炯 高林 夏伟 范剑刚

文中将配电网规划的理论分析与实践应用相结合，展开配电网规划前的现状分析、负荷预测以及配电网规划中的具体实施步骤。并对配电网规划后经济性与可靠性进行评价。将配电网自动化和不停电作业与配电网网架相结合，形成配电网网规划有方法、建设有目标的整体规划布局。

供电可靠性；配电网规划；配电自动化；不停电作业；模块化

0 引言

提高供电可靠性是供电企业管理水平的综合体现，虽有多种方法提高供电可靠性，但每种方法都有其自身的局限性。目前最有效的办法是通过配电自动化和不停电作业提高供电可靠性，基层供电部门在配电自动化和不停电作业上花费了很大的精力但却达不到预期的效果，主要因为配电网重建设轻规划导致网架薄弱配电自动化和不停电作业不能将其自身特点最大限度的发挥出来[1-5]。文章分三部分阐述，下节主要讲配电网规划。

1 配电网规划

配电网网架是在配网规划的基础上分期、分步进行建设的，配电网规划是整个网架形成的基础，根据其规划的目标不同可分为长期规划（目标网架）中期规划和短期规划，最终建成目标网架。目标网架是供电可靠性的基础，同时也是能否配电自动化和不停电作业最大限度能否发挥出来的重要根基。总而言之网架的结构对供电可靠性起到决定性的作用[6-8]。

本文突出配电网规划的实用性和可操作性，通过参照国家规划导则和网省公司的规程要求，将配电网规划工作模块化、简单化，可为基层配电网规划提供参考，最后对网架建设给出合理化建议。

配电网规划设计工作的主要步骤包括：

（1）所需资料及历史数据收集（基础）；

（2）负荷预测及供电分区（核心）；

（3）现状电网评估；

（4）确定规划目标及技术原则；

（5）规划设计方案制定；

（6）分析计算及技术经济比选；

（7）费用估算及经济分析；

（8）规划报告编制。

1.1 配电网规划现状分析

在对配电网进行规划之前，需要对配电网网架现状进行分析找出网架的薄弱环节（例线路过/重载、N-1假校验、供电半径过长、分段不均、绝缘化率等）进行分析后加以改造，对需要新增的部分结合市政规划总体规划进行合理布局。

收集资料阶段：主要对供电辖区内已有配电网架的基础资料收集，包括辖区的面积、行政区域的划分（供区划分）、高压电源点、线路分析、柱上开关、环网柜/箱、变压器等。

表1 供电区域划分方法

图1 政府界定的行政区（大区）

图2 土地性质相同的区域（中区）

图3 三级中区内若干个街区（小区）

首先对供电辖区内的行政区域进行供电区域（A+，A，B，C，D，E）的划分（见表1）。

参照辖区市政总体规划通常分三级，一级为政府界定的行政区（大区），二级为行政区内土地性质相同的区域（中区），三级为中区内若干个街区（小区）。如图1、2、3所示。

再次对高/中压设备进行分析。高压电源点：主要针对辖区内110kV变电站进行分析，分析内容主要包括变电站容载比，变压器的投运时间及供电半径等。

在分析配电网规划区域将已有配电网的现状分布在地理信息图上，如图4、5所示。

线路分析：中压线路（专/公共线）的条数，绝缘线/裸线和电缆的线径和长度、挂接容量、线路的负载率（平均/最大）百分比、负载率、供电半径、网架的联络化率、N-1通过率、平均分段数、接线类型等进行分析。柱上开关：开关数量/类型、种类、投运时间。环网柜/箱：土建面积、电源点数量、进出线间隔类型与数量、挂接容量、电操机构。变压器：型号、类型、用户数。分析后对整体网架有了初步的了解。

图4 高压电源点分布图

图5 中压电源点分布图

表2 在不同负荷增长情况下的电网容载比建议值

表3 不同建筑类型的容积率取值

表4 不同行业的需用系数

表5 土地性质相同区域（中区）的电量

图6 S型曲线及增长率曲线图

最后对网架进行分析：

（1）高压电源分析：电网容载比根据年负荷平均增长率进行分析小于正常数值、不能通过主变N-1校验、主变最大负载率超过70%应考虑中压线路负荷转供问题（见表2）。

（2）中压电网分析主要由三大类七小项组成：技术合理性包含（供电半径过长、干线线规不统一、挂接配变容量过大等），组网规范性（单放射、同站联络等），运行安全可靠性（负载较重、未通过N-1校验等）。分析后对于存在问题的线路标记，在线路负荷预测后进行规划网架时做调整。

1.2 负荷预测

配电网规划最终目的是满足需求服务负载，负载会影响网架的发展。目前两种常用的预测方法为空间负荷预测何年电量平均增长率两种方法。

对空间负荷预测的方法进行模块化、简单化做出说明。政府为了实现对现代化城市的管理，往往会以城市道路为分割线，将城市划分为不同的功能区块，例如教育区、高新技术开发区、商业区等。这些区块有着不同的用电规律。按照城市的功能分区，切实做好负荷预测工作，为配网规划提供必要的数据支撑[9-10]。

负荷预测是配电网规划的核心。选取好负荷密度、容载比、同时率则是负荷预测的重中之重，衡量规划质量好坏的关键。下面对三级区域的负荷密度选取做出模块化处理。根据不同地块的性质选取不同的负荷密度。

再根据《配电网规划设计技术导则Q/GDW 1738-2012》确定供电区域的负荷密度，通常供电区域（A+，A，B，C，D，E）划分由市公司发策部确定，基层部门只需根据负荷密度选取适合管辖供区内负荷密度的低、中、高方案范围即可[11]。其次通过电量=负荷密度×面积×同时率×需用系数×容积率。（选取值见表3、4。）

再次根据辖区历史用电量的统计，估算出增长量，区域的负荷成长特性与其发展阶段密切相关，一般可分为慢速增长期、快速增长期和缓慢增长饱和期三个阶段。这三个阶段的长短与区域大小和建设进度有关，区域越大，每阶段持续的时间越长，S型曲线越平滑；区域越小，每阶段持续的时间越短，S型曲线饱和得越快，S型曲线及增长率曲线见图6。

表6 空间负荷与年平均电量增长

表7 年电量平均增长率

表8 供电区域推荐的电网结构

最后将空间负荷预测的结果与年电量平均增长率的负荷预测结果进行对比（见表6、7）。相差不大基本能达到负荷预测的目的。

图7 架空线路单环网

图8 电缆单环网

图9 电缆双环网

负荷预测的方法有经验预测方法、经典预测方法、经济模型预测方法、时间序列预测方法、相关系数预测法、饱和曲线预测方法等。但为了提高预测的准确性通常需要两种及以上的方法预测才能满足配电网规划的基本需求。同时负荷预测也是电网规划的核心，网架的重中之重。

1.3 配电网规划

配电网规划主要确定电网的结构、线路走向、线径的粗细、合理的分段、均衡的负荷分配等等。变电站通常在主网规划当中已经明确其数量和大致的区域，这里不占大篇幅说明。

配电网规划只需要在变电站周围明确电网结构，为设计提供指导性建议即可，变电站出线数量根据用电量进行计算后确定。但一般110 kV变电站间隔在20～24个尽可能考虑全部公用线路，预留2～4个间隔作为“公用专线”（不建议专线用户直接接入变电站占用公共资源，专线用户可在变电站外设立开关站后统一接入）剩余间隔基本都可以当做出线间隔。

线 路走向主要以道路两侧为主，线路规划尽量在原有线路的基础上进行规划，能够节约成本，并通过两个变电站之间形成联络，电网结构根据供电区域类型选取适合自己辖区的网架，如表8所示。

初步规划好线路的路径后，对于主线/支线的线径与线路的分段数参考下表进行选取，线路的联络开关通常在变电站供区的交汇处，线路的分段开关（三分段）应考虑负荷均衡而不是距离的进行布点。

其次线径和分段数选取完毕后网络结构可以参考下图7、8、9。（注：如不考虑配电自动化下图所有的负荷开关都可以换成断路器。不考虑不停电作业时可进行同杆3回以上的架空布局。）

再次网架结构初步确定后，选取环网柜（开闭所）和环网箱（环网柜）各地叫法不同，这里不多做说明。

环网柜的数量以街区的负荷决定，能够用于网架的环网和用户负荷分配通常挂接容量为6～10 MVA最大转供容量不宜超过15 MVA。考虑到设备的环境问题环网箱建议只对用户进行负荷分配的作用，不建议用在环网当中。柱上变和箱变根据供电区域选择合适的容量。

最后通过线路走向、开闭所布点、线路分段等将最终的目标网架画出，如图10所示，上述能够解决基层岗位对配电网规划的基本要求。

2 配电网建设

电网规划后建设才是关键，基层供电部门往往规划和建设脱节十分严重，造成投资重复、改造重叠等现象时有发生。主要原因有以下几点：

（1）网架结构不明确，重建设不重规划；

（2）建设前期工作未做的到位，涉及到政策处理繁琐，政策处理不下去，最终造成电网哪里方便建哪里。建成后再改造的局面时有发生；

（3）技术专职流动大、交接不到位出现技术断层，行政干预技术频频发生；

（4）可研初设找不到项目报，综合计划对网架没有针对性。

上述几点是配电网网架建设的主要问题，对此给出建设性方案：

（1）目标网架评审后原则上不再调整，在目标网架的基础上分区分年实施建设；

（2）涉及到下一年电力廊道等政策处理问题，应在第一年将方案提交至当地政府部门，由政府部门统一召开管线廊道政策处理协调会出具会议纪要，给予下一年度电网架设政策处理有效的支撑；

（3）电网规划模块化的应用能够解决基层人员流动严重的问题；

（4）可研初涉根据辖区发展方向对电网的分区分部实施，第二年综合计划建设内容基本与目标网架一致；

图10 目标网架

（5）用户工程纳入网架应与目标网架一致，避免二次投资整改。

3 经济效益

配电规划的收益主要体现在避免重复投资，最大限度的发挥出配电自动化和不停电作业的优势。通过配电一次网架优化建设，提高设备利用率，节约保电成本，最终达到提高供电可靠性的目的。

全绍兴行政区域面积为8279平方公里。供电区域面积为5357.79 km2。其中A类供区面积为139.37 km2，B类供区641.72 km2，C类供区1243.2 km2，D类供区3333.5 km2。目标网架建成后各供区全口径供电可靠率理论值不小于99.856%

2016年全绍兴城市供电可靠率RS1为99.9587%农村供电可靠率RS1为99.8662%。全口径供电可靠率为99.8883%，由全口径供电可靠率理论值不小于99.856%可预测提高到99.9676%。

经济效益增售电量效益=R×Q×P 式中：R 为供电可靠率，Q为年供电电量；P为销售电价。全口径供电可靠率为99.8883%提高到99.9676%。按照2 0 1 5年度绍兴地区售电量 425.75 亿kWh，综合电价 0.6 元/kWh计，则实施目标网架一年增售电量带来的经济效益为20.26亿元。

随着目标网架逐步建后不停电作业和配电自动化的优势也逐渐发挥，其中配网不停作业年增售电量带来的经济效益约1367.8万元。目标网架建设完成后增售电量带来的经济效益约 206.1万元。

其他经济效益主要有：凸显企业的社会责任、提高员工的工作效率、降低重复投资带来的经济损失、提高客户的满意度等，暂不做数据统计。综上所述规划是网架的基础也，网架是供电可靠性的基础，也是能否最大限度的发挥出不停电作业和配电自动化自身特点的基础。

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